نقل واحتجاز ألياف الميكروبلاستيك من الغسيل في أنظمة الترشيح الرملي البطيء

لماذا تهم الخيوط الدقيقة من ملابسنا

في كل مرة نغسل فيها ملابسنا، تتساقط آلاف الخيوط البلاستيكية المجهرية من الأنسجة الصناعية وتُصرف عبر البالوعة. هذه الألياف الشبه غير مرئية يمكن أن تتسلل عبر محطات المعالجة وتصل إلى الأنهار والمحيطات، وحتى الهواء الذي نتنفسه والمياه التي نشربها. تستقصي هذه الدراسة ما إذا كانت تقنية بسيطة ومنخفضة الطاقة — الترشيح الرملي البطيء — يمكن أن تعمل كحاجز عملي لإيقاف هذه الألياف الناتجة عن الغسيل قبل أن تصل إلى البيئة الأوسع.

خيوط بلاستيكية صغيرة في المياه اليومية

توجد ألياف الميكروبلاستيك، لا سيما من الملابس البوليستر، الآن في كل مكان تقريبًا: في البحيرات والبحار والتربة والغلاف الجوي ورئات البشر. يمكن لبطانية أو قطعة ملابس صناعية واحدة أن تطلق عشرات الآلاف من الألياف في غسلة واحدة، ولا تزيل معالجة مياه الصرف التقليدية أصغر هذه الألياف بشكل موثوق. تثير هذه الألياف القلق ليس فقط لأنها قد تُستنشق أو تُبتلع، بل لأنها بفضل مساحتها السطحية الكبيرة قادرة على نقل ملوثات أخرى مثل المعادن والمواد الكيميائية عبر البيئة. لذا فإن إيجاد طرق ميسورة لالتقاطها في مناطق تتمتع ببُنى تحتية متقدمة أو محدودة لمياه الصرف يعد تحديًا عاجلاً.

حل بسيط قائم على الرمل قيد الاختبار

ركّز الباحثون على الترشيح الرملي البطيء، وهو طريقة قديمة ولكنها متينة لمعالجة المياه يتحرك فيها الماء بهدوء إلى أسفل عبر طبقة رملية مرتفعة. بخلاف المرشحات عالية السرعة التي تعتمد على الضغط والغسيل العكسي المتكرر، تعمل المرشحات الرملية البطيئة بمعدلات تدفق منخفضة جدًا وتستخدم الجاذبية، وأزمنة تماس طويلة، وطبقة سطحية نشطة بيولوجيًا لتنقية الماء. في هذه الدراسة بنى الفريق ثمانية أعمدة شفافة مملوءة إما برمل خشن أو برمل أدق وشغّل مياه حقيقية من غسالة تحمل بطانية من الفليس البوليستر لمدة ثلاثة أسابيع عند ثلاث سرعات تدفق. ثم عدّوا وقيَّموا بعناية ألياف الميكروبلاستيك في الماء الداخل والخارج من المرشحات وفي طبقات الرمل على أعماق مختلفة.

مدى قدرة الرمل على التقاط ألياف الغسيل

التقطت المرشحات الغالبية العظمى من الألياف، وخصوصًا عندما تحرك الماء ببطء. عند أدنى معدل تدفق، أزاح الرمل الخشن حوالي 92% من الألياف، ورمل أدق حوالي 95%. عندما زاد الباحثون سرعة التدفق، انخفض الأداء: إلى نحو 71% للرمل الخشن و81% للرمل الأدق عند أعلى معدل. سمح الرمل الأدق بمرور عدد أقل من الألياف بحوالي ثُلث مقارنةً بالرمل الخشن، مما يدل على أن المسام الأضيق والمساحة السطحية الأكبر تساعدان في حجز مزيد من الخيوط. كانت معظم الألياف المتبقية في الماء المعالج قصيرة جدًا — بين 10 و50 ميكرومترًا في الطول — ما يشير إلى أن الخيوط الصغيرة والمرنة هي الأصعب في الإيقاف.

أين تستقر الألياف داخل المرشح

بفك المرشحات، وجد الفريق أن معظم الألياف تراكمت في العشرة سنتيمترات العليا من طبقة الرمل، بغض النظر عن نوع الرمل أو معدل التدفق. كانت الألياف الأطول تميل إلى التعقّب والتشابك بالقرب من السطح، بينما تسللت الأصغر إلى أعماق أكبر، خاصة عند سرعات أعلى. يشير هذا النمط إلى أن الألياف لا تُحجب ببساطة مثل الكرات عند مصفاة؛ بل تنسج عبر المسام، وتنحني حول الحبيبات، وتُحتجز عن طريق الاعتراض والسكب عندما تواجه فراغات أضيق. مع مرور الوقت، تتسبب الألياف العالقة وجسيمات أخرى في انسداد جزئي للطبقة العليا، مكونة حصيرة طبيعية أدق تحسن الالتقاط، على الرغم من أنها تزيد أيضًا من مقاومة التدفق.

فوائد جودة المياه والمقايضات العملية

بجانب التقاط الألياف البلاستيكية، حسّنت المرشحات الرملية أيضًا جودة المياه الأساسية. انخفضت العكارة بنحو 80–90%، وانخفضت الكربون العضوي الذائب — مقياس المواد العضوية الطبيعية والمتعلقة بالمنظفات — بنحو ثلث. أنتجت أعمدة الرمل الأدق عمومًا مياهًا أوضح ودرجة حموضة أعلى قليلاً، مما يعكس تماسًا أطول بين الماء والرمل والمجتمعات الميكروبية النامية. ومع ذلك، تأتي هذه التحسينات مع مقايضات: ينسد الرمل الأدق بسهولة أكبر، ويمكن أن يقيّد التدفق، وقد يتطلب صيانة أكثر تواترًا. وبما أن معظم الألياف تتراكم في الطبقة العليا، فإن كشط وغسل هذه الطبقة يُخاطر بإطلاق ألياف مركزة مرة أخرى إلى البيئة ما لم تُعالج مياه الغسل.

ما يعنيه هذا للحد من التلوث اليومي

للغير متخصصين، الرسالة الأساسية هي أن تقنية بسيطة ومنخفضة الطاقة قادرة على التقاط معظم الخيوط البلاستيكية المتساقطة من الغسيل قبل أن تصل إلى الأنهار والبحار. يمكن للمرشحات الرملية البطيئة التي تستخدم رملًا أدق وتدفقًا لطيفًا أن تزيل أكثر من تسعة من كل عشرة ألياف بينما تعمل أيضًا على تلميع المياه. كما تبرز الدراسة أن الأصغر من الألياف هي الأكثر حركة وأن الطبقة السطحية الرقيقة للمرشح تقوم بمعظم العمل. لجعل هذا النهج مستدامًا تمامًا، ستحتاج الأنظمة المستقبلية إلى موازنة الوسائط الدقيقة مع معدلات تدفق قابلة للإدارة وشمل معالجة آمنة لنفايات تنظيف الرمل. جنبًا إلى جنب مع تصميم غسالات أفضل وسياسات للحد من المصدر، يمكن أن يصبح الترشيح الرملي البطيء جزءًا مهمًا من استراتيجية أوسع للحد من تلوث ألياف الميكروبلاستيك.

الاستشهاد: Gao, F., Busquets, R. & Campos, L.C. Transport and retention of laundry microplastic fibres in slow sand filtration systems. Sci Rep 16, 14445 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41438-x

الكلمات المفتاحية: ألياف الميكروبلاستيك, مياه الصرف من الغسيل, الترشيح الرملي البطيء, معالجة مياه الصرف, تلوث البلاستيك